JP5374505B2 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Description
本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に柱状半導体層を有し、その側壁をチャネル領域とし、ゲート電極がチャネル領域を取り囲むように形成された縦型MOSトランジスタであるSGT(Surrounding Gate Transistor)の構造およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a SGT (Surrounding Gate Transistor), which is a vertical MOS transistor having a columnar semiconductor layer, a side wall of which is a channel region, and a gate electrode surrounding the channel region. The present invention relates to a structure and a manufacturing method thereof.
LSIの高集積化や高性能化を実現するため、半導体基板の表面に柱状半導体層を形成し、その側壁に柱状半導体層を取り囲むように形成されたゲートを有する縦型ゲートトランジスタであるSGT(Surrounding Gate Transistor)が提案された(例えば、特許文献1:特開平2−188966)。SGTではドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置されるため、従来のプレーナー型トランジスタに比べてトランジスタの占有面積を大幅に縮小することができる。 In order to realize high integration and high performance of LSI, a columnar semiconductor layer is formed on the surface of a semiconductor substrate, and an SGT (vertical gate transistor having a gate formed so as to surround the columnar semiconductor layer on a sidewall thereof. (Surrounding Gate Transistor) has been proposed (for example, Patent Document 1: JP-A-2-188966). In the SGT, since the drain, gate, and source are arranged in the vertical direction, the occupied area of the transistor can be greatly reduced as compared with the conventional planar type transistor.
図37に特許文献1のSGTの鳥瞰図(a)および断面構造(b)を示す。これらの図を参照してSGTについて説明する。シリコン基板上に柱状シリコン層501が形成され、柱状シリコン層501を取り囲むようにゲート絶縁膜502が形成され、ゲート絶縁膜502を取り囲むようにゲート電極503が形成されている。ゲート電極が周囲に形成された柱状シリコン層501の側面はトランジスタのチャネルになる。柱状シリコン層501の上下には、ソースドレイン領域である下部拡散層504と上部拡散層505が形成されている。上部拡散層505はコンタクトを通して配線層へと接続される。
FIG. 37 shows a bird's-eye view (a) and a cross-sectional structure (b) of the SGT of
しかしながら、図37に示した特許文献1のSGTをCPUなどの高集積かつ高性能なロジックデバイスに適用する場合には、トランジスタ性能を向上させるためにソースドレイン領域にシリサイド層を自己整合的に形成し、ソースドレイン領域の寄生抵抗を低減させることが必要である。一方、トランジスタ性能を向上することにより、SGTの占有面積が増加しないことが重要である。
However, when the SGT of
本発明は上記の事情を鑑みてなされたもので、SGTのゲート電極の外周のシリコン窒化膜膜厚を低減することによって、SGT及びSGTにより形成される回路占有面積、特にSRAMのようにSGTとコンタクトが最小間隔で配置される回路における占有面積を縮小することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and by reducing the thickness of the silicon nitride film on the outer periphery of the gate electrode of the SGT, the circuit occupation area formed by the SGT and the SGT, particularly the SGT as in the SRAM, An object is to reduce the occupied area in a circuit in which contacts are arranged at a minimum interval.
上記の課題を解決するために本発明では以下の構成を有する。本発明の一つの特徴によれば、MOSトランジスタを用いて構成された半導体装置であって、
前記MOSトランジスタは、ドレイン、ゲート及びソースが基板に対して垂直方向に配置され、前記ゲートが柱状半導体層を取り囲む構造を有しており、
前記柱状半導体層の上部および下部に配置される拡散層の各々の上に自己整合的に形成されるシリサイド層であって、該シリサイド層を形成するときに前記柱状半導体層の側壁を保護するために、前記柱状半導体層の側壁に第1の絶縁膜を形成した後に形成されるシリサイド層と、
前記シリサイド層を形成し、前記第1の絶縁膜を除去した後に、前記柱状半導体層の下部に形成されるソースまたはドレイン領域と柱状半導体層の側壁に形成されるゲート電極と柱状半導体層の上部に形成されるソースまたはドレイン領域とを覆うように形成された第2の絶縁膜と、
層間膜として前記第2の絶縁膜を覆う第3の絶縁膜とを備えた半導体装置が提供される。
本発明の好ましい態様では、前記半導体装置において、柱状半導体層の側壁およびゲート電極を覆う前記第2の絶縁膜における第1の部分の厚さTsと、柱状半導体層の上部および下部を覆う前記第2の絶縁膜における第2の部分の厚さTtがほぼ同一であり、0.8Tt<Ts<1.2Ttの関係を有している。
また、本発明の別の好ましい態様では、前記半導体装置において、柱状半導体層の側壁およびゲート電極を覆う前記第2の絶縁膜における第1の部分の厚さTsと柱状半導体層の上部および下部を覆う前記第2の絶縁膜における第2の部分の厚さTtが、0.5Tt<Ts<1.0Ttの関係を有している。
また、本発明の別の好ましい態様では、前記半導体装置において、柱状半導体層の側壁およびゲート電極を覆う前記第2の絶縁膜における第1の部分の厚さTsと柱状半導体層の上部および下部を覆う前記第2の絶縁膜における第2の部分の厚さTtが、0.25Tt<Ts<0.5Ttの関係を有している。
また、本発明の別の好ましい態様では、前記半導体装置において、前記第2の絶縁膜はシリコン窒化膜であり、前記第3の絶縁膜はシリコン酸化膜である。
また、本発明の別の特徴によると、ドレイン、ゲート及びソースが垂直方向に配置され、前記ゲートが柱状半導体層を取り囲む構造を有するMOSトランジスタを用いて構成される半導体装置を製造する方法であって、
シリコン基板をエッチングして柱状半導体層を形成する工程と、
前記柱状半導体層の上部および下部に形成されるソース領域またはドレイン領域の各拡散層と、前記柱状半導体層の側壁との表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の表面にゲート導電膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜と前記ゲート導電膜の各々をエッチングしてゲート電極を形成する工程と、
前記柱状半導体層の上部および下部に配置される拡散層上に自己整合的にシリサイド層を形成するときに前記柱状半導体層の側壁を保護する第1の絶縁膜を前記柱状半導体層の側壁に形成する工程と、
前記柱状半導体層の上部および下部に配置される拡散層の各々の上にシリサイド層を自己整合的に形成する工程と、
前記シリサイド層が形成された後に前記第1の絶縁膜を除去する工程と、
コンタクトストッパーとして前記柱状半導体層および前記ゲート電極上に第2の絶縁膜を成膜する工程と、
前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を層間膜として形成する工程とを備えた方法が提供される。
本発明の好ましい態様では、前記半導体装置を製造する方法において、前記第1および第2の絶縁膜はシリコン窒化膜であり、前記第3の絶縁膜はシリコン酸化膜である。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. According to one feature of the present invention, a semiconductor device configured using a MOS transistor,
The MOS transistor has a structure in which a drain, a gate, and a source are arranged in a direction perpendicular to a substrate, and the gate surrounds a columnar semiconductor layer,
A silicide layer formed in a self-aligned manner on each of the diffusion layers disposed above and below the columnar semiconductor layer for protecting the sidewall of the columnar semiconductor layer when the silicide layer is formed. And a silicide layer formed after forming the first insulating film on the side wall of the columnar semiconductor layer;
After forming the silicide layer and removing the first insulating film, a source or drain region formed below the columnar semiconductor layer and a gate electrode formed on the sidewall of the columnar semiconductor layer and an upper portion of the columnar semiconductor layer A second insulating film formed to cover the source or drain region formed in
There is provided a semiconductor device including a third insulating film that covers the second insulating film as an interlayer film.
In a preferred aspect of the present invention, in the semiconductor device, the thickness Ts of the first portion in the second insulating film covering the sidewall and the gate electrode of the columnar semiconductor layer and the first and lower portions of the columnar semiconductor layer are covered. the thickness Tt of the second portion of the second insulating film is substantially the same, have a relationship of 0.8Tt <Ts <1.2T t.
In another preferable aspect of the present invention, in the semiconductor device, the thickness Ts of the first portion in the second insulating film covering the sidewall and the gate electrode of the columnar semiconductor layer and the upper and lower portions of the columnar semiconductor layer are the thickness Tt of the second portion in the second insulating film covering has a relationship 0.5Tt <Ts <1.0T t.
In another preferable aspect of the present invention, in the semiconductor device, the thickness Ts of the first portion in the second insulating film covering the sidewall and the gate electrode of the columnar semiconductor layer and the upper and lower portions of the columnar semiconductor layer are the thickness Tt of the second portion in the second insulating film covering has a relationship 0.25Tt <Ts <0.5T t.
In another preferable aspect of the present invention, in the semiconductor device, the second insulating film is a silicon nitride film, and the third insulating film is a silicon oxide film.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including a MOS transistor having a structure in which a drain, a gate, and a source are arranged in a vertical direction, and the gate surrounds a columnar semiconductor layer. And
Etching the silicon substrate to form a columnar semiconductor layer;
Forming a gate insulating film on the surface of each diffusion layer of the source region or drain region formed above and below the columnar semiconductor layer and the side wall of the columnar semiconductor layer;
Forming a gate conductive film on the surface of the gate insulating film;
Etching each of the gate insulating film and the gate conductive film to form a gate electrode;
A first insulating film is formed on the side wall of the columnar semiconductor layer to protect the side wall of the columnar semiconductor layer when a silicide layer is formed in a self-aligned manner on the diffusion layers disposed above and below the columnar semiconductor layer. And a process of
Forming a silicide layer on each of the diffusion layers disposed above and below the columnar semiconductor layer in a self-aligning manner;
Removing the first insulating film after the silicide layer is formed;
Forming a second insulating film on the columnar semiconductor layer and the gate electrode as a contact stopper;
And a step of forming a third insulating film as an interlayer film on the second insulating film.
In a preferred aspect of the present invention, in the method of manufacturing the semiconductor device, the first and second insulating films are silicon nitride films, and the third insulating film is a silicon oxide film.
以下に単体のSGTを用いた本発明の実施例を示す。 Examples of the present invention using a single SGT are shown below.
図1(a)はSGTの平面図、図1(b)は断面図である。これらの図を参考にして本実施例のSGTについて説明する。シリコン基板上に柱状半導体層101が形成され、柱状半導体層101を取り囲むようにゲート絶縁膜102が形成され、ゲート絶縁膜102を取り囲むようにゲート電極103が形成されている。ゲート電極が周囲に形成された柱状半導体層101の側面はトランジスタのチャネル部になる。柱状半導体層101の上下には、ソースドレイン領域である下部拡散層104と上部拡散層105が形成され、下部拡散層上にはシリサイド層107が形成され、上部拡散層上にはシリサイド層108が形成される。柱状半導体層およびゲートを覆うようにコンタクトストッパー用の窒化膜109が形成され、上部拡散層105はコンタクト110に接続される。
本実施例のSGTにおいてはシリサイド形成時に必要なゲートを覆う窒化膜などからなるスペーサーは除去されており、ゲートを覆う窒化膜はコンタクトストッパー窒化膜109のみであるので、1個のSGTの面積は必要最低限の大きさに抑えられている。1A is a plan view of the SGT, and FIG. 1B is a cross-sectional view. The SGT of this embodiment will be described with reference to these drawings. A
In the SGT of the present embodiment, the spacer made of a nitride film covering the gate necessary for forming the silicide is removed, and the nitride film covering the gate is only the contact
本実施例のSGTを形成するための製造方法を以下に示す。 The manufacturing method for forming SGT of a present Example is shown below.
図2に示すように、シリコン基板をエッチングして、柱状半導体層101を形成する。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、ゲート絶縁膜102およびゲート導電膜103を成膜する。
As shown in FIG. 3, a
図4に示すように、ゲート絶縁膜の表面にゲート導電膜を形成した後に、ゲート絶縁膜とゲート導電膜の各々をエッチングしてゲート電極103を形成する。
As shown in FIG. 4, after forming a gate conductive film on the surface of the gate insulating film, each of the gate insulating film and the gate conductive film is etched to form the
図5に示すように、イオン注入により、下部拡散層104および上部拡散層105を形成する。
As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、シリコン窒化膜を成膜して、エッチバックする。柱状半導体層の側壁部やゲート電極をシリコン窒化膜106により覆うことにより、ソースドレイン拡散層上に自己整合的にシリサイドを形成することができ、柱状半導体層の側壁からのシリサイド化や、ゲート電極と拡散層間のシリサイドを介したショートなどを抑制することができる。
なお、本工程において成膜される絶縁膜は、シリサイド前処理として使用されるフッ酸に溶解しないシリコン窒化膜等であることが望ましい。As shown in FIG. 6, a silicon nitride film is formed and etched back. By covering the side wall portion and gate electrode of the columnar semiconductor layer with the
Note that the insulating film formed in this step is preferably a silicon nitride film that does not dissolve in hydrofluoric acid used as a silicide pretreatment.
図7に示すように、CoやNiなどの金属をスパッタした後、熱処理を加えて未反応の金属を除去することにより、下部拡散層104上および上部拡散層105上にのみシリサイド層(107、108)を自己整合的に形成する。
As shown in FIG. 7, after sputtering a metal such as Co or Ni, heat treatment is performed to remove the unreacted metal, thereby forming silicide layers (107, 107 only on the
図8に示すように、シリサイド化前に形成したシリコン窒化膜スペーサー106をウェットエッチにより除去する。この工程において、ゲート電極上に形成されたシリコン窒化膜スペーサー106を除去することによって、SGTが占める面積を縮小することができる。
As shown in FIG. 8, the silicon
図9に示すように、コンタクトストッパー用のシリコン窒化膜109を成膜する。続いて、層間膜であるシリコン酸化膜を成膜する。
As shown in FIG. 9, a
図10に示すように、コンタクト110を形成する。
As shown in FIG. 10, a
本発明の特徴は、製造工程の説明において述べたように、ソースドレイン拡散層上にシリサイド層を形成した後、ゲート電極上に形成されたシリコン窒化膜スペーサーを除去することによって、SGTの占有面積を縮小でき、SGT同士の間隔やSGTとコンタクトの間隔を縮小することができる点にある。従来のSGTにおいては、プレーナートランジスタの製造工程と異なり、ゲート形成後にゲートを覆う絶縁膜の膜厚分だけ、SGTの占有面積が大きくなり、その結果、回路占有面積が増加してしまう。本発明においては、この点に注目し、最終的にゲート電極の外周に形成される絶縁膜がコンタクトストッパー用のシリコン窒化膜のみとなるような構造となっている。 As described in the description of the manufacturing process, the present invention is characterized in that after the silicide layer is formed on the source / drain diffusion layer, the silicon nitride film spacer formed on the gate electrode is removed to remove the area occupied by the SGT. The distance between SGTs and the distance between SGTs and contacts can be reduced. In the conventional SGT, unlike the planar transistor manufacturing process, the area occupied by the SGT is increased by the film thickness of the insulating film covering the gate after the gate is formed. As a result, the circuit occupied area is increased. In the present invention, attention is paid to this point, and the structure is such that the insulating film finally formed on the outer periphery of the gate electrode is only the silicon nitride film for the contact stopper.
図11に本発明を用いた場合のSGTの平面図(a)と断面図(b)、従来の技術を用いた場合のSGTの平面図(c)および断面(d)を示した。本発明を用いていない場合には、窒化膜スペーサー126は除去されずにコンタクトストッパー用のシリコン窒化膜129の内側に存在している。このため、SGTの占有面積が大きくなる。
FIG. 11 shows a plan view (a) and a sectional view (b) of the SGT when the present invention is used, and a plan view (c) and a section (d) of the SGT when the conventional technique is used. When the present invention is not used, the
例えば、窒化膜スペーサー膜厚が30nmの場合には、本発明を用いることにより、SGTとコンタクト間の間隔を30nmだけ縮小することができる。通常ロジック回路部においては、面積を縮小するために、多くのコンタクトはSGTと最小間隔で配置されるので、本発明を用いることによりロジック回路の面積を縮小することができる。 For example, when the nitride film spacer film thickness is 30 nm, the interval between the SGT and the contact can be reduced by 30 nm by using the present invention. Usually, in the logic circuit portion, in order to reduce the area, many contacts are arranged with a minimum distance from the SGT. Therefore, by using the present invention, the area of the logic circuit can be reduced.
本実施例は、コンタクトストッパー窒化膜の成膜方法および構造を調整することにより、SGTの占有面積を縮小するための実施例である。
図12(a)に本実施例における単体SGTの平面図を、図12(b)に断面図を示す。
本実施例において実施例1と異なる点は、本発明においてはコンタクトストッパー窒化膜の形状に関して、ゲート電極上に成膜される膜厚より、実際にコンタクトストッパーとして使用される柱状半導体層上面や下部拡散層上部に成膜される膜厚が厚く形成される構造となる点である。コンタクトストッパー窒化膜が上記のように成膜されることによって、SGTの占有面積を増加させることなく、コンタクトストッパーとしての機能を持たせることが可能である。This embodiment is an embodiment for reducing the occupied area of the SGT by adjusting the film formation method and structure of the contact stopper nitride film.
FIG. 12A shows a plan view of a single SGT in this embodiment, and FIG. 12B shows a cross-sectional view.
In this embodiment, the difference from
従来のプレーナートランジスタにおいては、コンタクトストッパー窒化膜にはカバレッジのよい成膜条件にて成膜されることが多い。しかし、SGTにおいてカバレッジのよい膜を使用すると、横方向の面積が増加するという問題がある。本発明では、上記のように横方向の成膜膜厚を抑えることにより、縦方向への成膜膜厚を十分に確保することができる。このような、窒化膜の構造は、スパッターによる成膜や、CVDを用いた反応律速による成膜、またはスパッターとCVDの組み合わせによる成膜により実現することが可能である。 In a conventional planar transistor, the contact stopper nitride film is often formed under film forming conditions with good coverage. However, when a film with good coverage is used in SGT, there is a problem that the area in the lateral direction increases. In the present invention, the film thickness in the vertical direction can be sufficiently ensured by suppressing the film thickness in the horizontal direction as described above. Such a structure of the nitride film can be realized by film formation by sputtering, film formation by reaction rate control using CVD, or film formation by a combination of sputtering and CVD.
ゲート電極の周囲に形成されるコンタクトストッパー窒化膜膜厚をTsとし、上部シリサイド層上に成膜されるコンタクトストッパー窒化膜膜厚をTtとすると、通常は0.8Tt<Ts<1.2Ttが成り立つ。SGTの占める面積の増加を抑えるためには、コンタクトストッパー窒化膜の成膜条件を調整して、0.5Tt<Ts<1.0Ttの関係が成り立つような窒化膜の形状であることが望ましい。この場合には、上部シリサイド層上の窒化膜膜厚Ttを保持したまま面積の増加を抑制することができる。0.25Tt<Ts<0.5Ttの関係が成り立つ場合には、さらに面積の増加を抑制できる。 When the thickness of the contact stopper nitride film formed around the gate electrode is Ts and the thickness of the contact stopper nitride film formed on the upper silicide layer is Tt, normally 0.8Tt <Ts <1.2Tt It holds. In order to suppress an increase in the area occupied by the SGT, it is desirable to adjust the film formation conditions of the contact stopper nitride film so that the nitride film has a shape satisfying the relationship of 0.5Tt <Ts <1.0Tt. In this case, an increase in area can be suppressed while maintaining the nitride film thickness Tt on the upper silicide layer. When the relationship of 0.25 Tt <Ts <0.5 Tt is established, an increase in area can be further suppressed.
以下に本発明を用いることによる効果を定量的に評価しやすいSRAMセルにおける実施例を示す。特に、本実施例においてはSOI基板上に形成されるSGTを用いたCMOS型6T−SRAMを例として本発明の効果を示す。
まず、図13に本実施例に用いたCMOS型6T−SRAMのメモリセルの等価回路図を示す。図13において、BL1およびBLB1はビット線、WL1はワード線、Vcc1は電源電位、Vss1は接地電位、Qn11およびQn21はメモリセルにアクセスするためのアクセストランジスタ、Qn31およびQn41はメモリセルを駆動するドライバトランジスタ、Qp11およびQp21はメモリセルに電荷を供給するロードトランジスタ、QaおよびQbはデータを記憶するための記憶ノードを示している。In the following, an embodiment of an SRAM cell in which the effects of using the present invention can be easily evaluated quantitatively will be shown. In particular, in this embodiment, the effects of the present invention will be shown by taking as an example a CMOS type 6T-SRAM using SGT formed on an SOI substrate.
First, FIG. 13 shows an equivalent circuit diagram of the memory cell of the CMOS type 6T-SRAM used in this embodiment. In FIG. 13, BL1 and BLB1 are bit lines, WL1 is a word line, Vcc1 is a power supply potential, Vss1 is a ground potential, Qn11 and Qn21 are access transistors for accessing the memory cells, and Qn31 and Qn41 are drivers for driving the memory cells. Transistors, Qp11 and Qp21 are load transistors for supplying charges to the memory cells, and Qa and Qb are storage nodes for storing data.
以下に図13のメモリセルの動作の一例として、記憶ノードQaに“L”のデータが、記憶ノードQbに“H”のデータが記憶されている場合の読み出し動作について説明する。読み出しを行う場合には、ビット線BL1およびBLB1が“H”電位にプリチャージされる。プリチャージ完了後にワード線WL1が“H”になることでアクセストランジスタQn11およびQn21がオンになり、“H”になっているビット線BL1の電位は、記憶ノードQbが“H”電位に近い値であるためドライバトランジスタQn31がオンになり、アクセストランジスタQn11から記憶ノードQa、ドライバトランジスタQn31を通してディスチャージされ、“L”電位に近づく。一方、ビット線BLB1の電位は、記憶ノードQaが“L”電位に近い値であるためにドライバトランジスタQn41はオフであり、ディスチャージされず、逆にロードトランジスタQp21より電荷が供給されるため “H”電位に近い値のままである。BL1とBLB1の電位差がセンスアンプによって増幅できるレベルになった時点で、図には示されていないがビット線に接続されているセンスアンプを起動することで、メモリセルのデータが増幅され出力される。 As an example of the operation of the memory cell in FIG. 13, a read operation in the case where “L” data is stored in the storage node Qa and “H” data is stored in the storage node Qb will be described below. When reading is performed, the bit lines BL1 and BLB1 are precharged to the “H” potential. When the word line WL1 becomes “H” after the precharge is completed, the access transistors Qn11 and Qn21 are turned on, and the potential of the bit line BL1 which is “H” is a value at which the storage node Qb is close to the “H” potential. Therefore, the driver transistor Qn31 is turned on and discharged from the access transistor Qn11 through the storage node Qa and the driver transistor Qn31, and approaches the “L” potential. On the other hand, the potential of the bit line BLB1 is “H” because the storage node Qa is close to the “L” potential, so that the driver transistor Qn41 is off and is not discharged, but conversely, the charge is supplied from the load transistor Qp21. “It remains close to the potential. When the potential difference between BL1 and BLB1 reaches a level that can be amplified by the sense amplifier, the sense amplifier connected to the bit line is activated, but the data in the memory cell is amplified and output. The
図14に本発明の実施例としてSRAMメモリセルのレイアウト図を示す。図14(b)は、見やすくするために、図14(a)から配線層を削除した図である。SRAMセルアレイ内においては図14に示したユニットセルが繰り返し配置されている。図15(a)〜(d)に図14のレイアウト図のカットラインA−A’〜D−D’における断面構造を示す。 FIG. 14 shows a layout diagram of an SRAM memory cell as an embodiment of the present invention. FIG. 14B is a diagram in which the wiring layer is deleted from FIG. 14A for easy viewing. The unit cells shown in FIG. 14 are repeatedly arranged in the SRAM cell array. FIGS. 15A to 15D show cross-sectional structures along cut lines A-A ′ to D-D ′ in the layout diagram of FIG. 14.
以下に、図14および図15を参考にして本実施例のレイアウトについて説明する。
埋め込み酸化膜層(BOX)301上に平面状シリコン層(302a、302b)が形成され、上記平面状シリコン層(302a、302b)は不純物注入等により、N+拡散層(303a、303b、305a、305b)およびP+拡散層(304a、304b)から構成され、同一の平面状シリコン層に形成されるN+拡散層とP+拡散層は平面状シリコン層(302a、302b)の表面に形成されるシリサイド層(313a、313b)によって互いに接続される。平面状シリコン層(302a、302b)はそれぞれ記憶ノード(Qa、Qb)として機能する。Qn11およびQn21はNMOSであるメモリセルにアクセスするためのアクセストランジスタ、Qn31およびQn41はNMOSであるメモリセルを駆動するドライバトランジスタ、Qp11およびQp21はPMOSであるメモリセルに電荷を供給するロードトランジスタである。平面状シリコン層302a上に形成されるコンタクト310aはノード接続配線Na1によりドライバトランジスタQn41およびロードトランジスタQp21のゲート電極より延在するゲート配線上に形成されるコンタクト311bと接続され、平面状シリコン層302b上に形成されるコンタクト310bはノード接続配線Nb1によりドライバトランジスタQn31およびロードトランジスタQp11のゲート電極より延在するゲート配線上に形成されるコンタクト311aと接続される。アクセストランジスタQn11上部に形成されるコンタクト306aはビット線BL1に接続され、アクセストランジスタQn21上部に形成されるコンタクト306bはビット線BLB1に接続される。アクセストランジスタQn11のゲート電極から延在するゲート配線上に形成されるコンタクト307aおよびアクセストランジスタQn21のゲート電極から延在するゲート配線上に形成されるコンタクト307bはワード線WL1に接続される。ドライバトランジスタ(Qn31、Qn41)上部に形成されるコンタクト(308a、308b)は接地電位である配線層(Vss1a、Vss1b)にそれぞれ接続され、ロードトランジスタ(Qp11、Qp21)上部に形成されるコンタクト(309a、309b)は電源電位である配線層Vcc1に接続される。The layout of the present embodiment will be described below with reference to FIGS.
Planar silicon layers (302a, 302b) are formed on the buried oxide film layer (BOX) 301. The planar silicon layers (302a, 302b) are formed by N + diffusion layers (303a, 303b, 305a, 305b) by impurity implantation or the like. ) And P + diffusion layers (304a, 304b), and the N + diffusion layer and the P + diffusion layer formed on the same planar silicon layer are silicide layers (302a, 302b) formed on the surface of the planar silicon layer (302a, 302b). 313a and 313b). The planar silicon layers (302a, 302b) function as storage nodes (Qa, Qb), respectively. Qn11 and Qn21 are access transistors for accessing the memory cell that is NMOS, Qn31 and Qn41 are driver transistors that drive the memory cell that is NMOS, and Qp11 and Qp21 are load transistors that supply charges to the memory cell that is PMOS. .
図14にN+注入領域(324a、324b)およびP+注入領域325を示す。本実施例のSRAMセルアレイ領域においてはN+注入領域(324a、324b)およびP+注入領域325を形成するパターンは単純なライン&スペースにより形成される。また、上記SRAMセルは記憶ノードやゲート配線の形状が長方形のみで構成されているために、OPC(Optical Proximity Correction)によるパターン形状の補正が容易であり、小さいSRAMセル面積を実現するために適したレイアウトである。
FIG. 14 shows an N + implantation region (324a, 324b) and a P +
本発明において、SRAMを構成する各トランジスタのソースおよびドレインを以下のように定義する。ドライバトランジスタ(Qn31、Qn41)については、接地電圧に接続される柱状半導体層の上部に形成される拡散層をソース拡散層、柱状半導体層の下部に形成される拡散層をドレイン拡散層と定義する。ロードトランジスタ(Qp11、Qp21)については、電源電圧に接続される柱状半導体層の上部に形成される拡散層をソース拡散層、柱状半導体層の下部に形成される拡散層をドレイン拡散層と定義する。アクセストランジスタ(Qn11、Qn21)については、動作状態によっては柱状半導体層の上部に形成される拡散層および下部に形成される拡散層がともにソースまたはドレインになるが、便宜的に柱状半導体層の上部に形成される拡散層をソース拡散層、柱状半導体層の下部に形成される拡散層をドレイン拡散層と定義する。 In the present invention, the source and drain of each transistor constituting the SRAM are defined as follows. For the driver transistors (Qn31, Qn41), a diffusion layer formed above the columnar semiconductor layer connected to the ground voltage is defined as a source diffusion layer, and a diffusion layer formed below the columnar semiconductor layer is defined as a drain diffusion layer. . For the load transistors (Qp11, Qp21), the diffusion layer formed above the columnar semiconductor layer connected to the power supply voltage is defined as the source diffusion layer, and the diffusion layer formed below the columnar semiconductor layer is defined as the drain diffusion layer. . For the access transistors (Qn11, Qn21), depending on the operating state, both the diffusion layer formed on the upper part of the columnar semiconductor layer and the diffusion layer formed on the lower part serve as the source or drain. The diffusion layer formed in (1) is defined as the source diffusion layer, and the diffusion layer formed under the columnar semiconductor layer is defined as the drain diffusion layer.
続いて、図15の断面構造を参照して本発明のSRAMの構造について説明する。
図15(a)に示されるように、埋め込み酸化膜層(BOX)301上に記憶ノードである平面状シリコン層(302a、302b)が形成され、上記平面状シリコン層(302a、302b)には不純物注入等によりN+ドレイン拡散層(303a、305b)が形成されている。平面状シリコン層(302a、302b)を分離するための素子分離は平面状シリコン層をエッチングにより分離するだけで形成することができるので、素子分離を形成するために必要な工程数が少なく、最小加工寸法の素子分離を形成することができる。N+ドレイン拡散層(303a、305b)上にはシリサイド層(313a、313b)が形成されている。N+ドレイン拡散層303a上にアクセストランジスタQn11を構成する柱状シリコン層321aが形成され、N+ドレイン拡散層305b上にドライバトランジスタQn41を構成する柱状シリコン層322bが形成される。それぞれの柱状シリコン層の周囲にはゲート絶縁膜317およびゲート電極318が形成されている。柱状シリコン層上部にはN+ソース拡散層314が不純物注入などにより形成され、ソース拡散層表面にはシリサイド層315が形成されている。アクセストランジスタQn11上に形成されるコンタクト306aはビット線BL1に接続され、アクセストランジスタQn11のゲートより延在するゲート配線318a上に形成されるコンタクト307aはワード線WL1に接続され、ドライバトランジスタQn41上に形成されるコンタクト308bは接地電位配線Vss1bに接続される。Next, the structure of the SRAM of the present invention will be described with reference to the cross-sectional structure of FIG.
As shown in FIG. 15A, planar silicon layers (302a, 302b) as storage nodes are formed on a buried oxide film layer (BOX) 301, and the planar silicon layers (302a, 302b) are formed on the planar silicon layers (302a, 302b). N + drain diffusion layers (303a, 305b) are formed by impurity implantation or the like. The element isolation for separating the planar silicon layers (302a, 302b) can be formed only by separating the planar silicon layer by etching. Therefore, the number of processes required to form the element isolation is small and the minimum Element separation of a processing dimension can be formed. Silicide layers (313a, 313b) are formed on the N + drain diffusion layers (303a, 305b). A
図15(b)に示されるように、埋め込み酸化膜層(BOX)301上に記憶ノードである平面状シリコン層(302a、302b)が形成され、上記平面状シリコン層(302a、302b)には不純物注入等によりN+ドレイン拡散層(303a、305b)が形成されている。N+ドレイン拡散層上にはシリサイド層(313a、313b)が形成されている。ドレイン拡散層303a上に形成されるコンタクト310aはN+ドレイン拡散層303aとP+ドレイン拡散層304aの境界上に形成され、記憶ノード接続配線Na1を通じてドライバトランジスタQn41およびロードトランジスタQp21のゲート電極から延在するゲート配線318d上に形成されるコンタクト311bに接続される。
As shown in FIG. 15B, planar silicon layers (302a, 302b) as storage nodes are formed on the buried oxide film layer (BOX) 301, and the planar silicon layers (302a, 302b) are formed on the planar silicon layers (302a, 302b). N + drain diffusion layers (303a, 305b) are formed by impurity implantation or the like. Silicide layers (313a, 313b) are formed on the N + drain diffusion layer. Contact 310a formed on
図15(c)に示されるように、埋め込み酸化膜層(BOX)301上に記憶ノードである平面状シリコン層(302a、302b)が形成され、上記平面状シリコン層(302a、302b)には不純物注入等によりP+ソース拡散層(304a、304b)が形成され、P+ドレイン拡散層(304a、304b)表面にシリサイド層(313a、313b)が形成されている。P+ドレイン拡散層304a上にロードトランジスタQp11を構成する柱状シリコン層323aが形成され、P+ドレイン拡散層304b上にロードトランジスタQp21を構成する柱状シリコン層323bが形成される。それぞれの柱状シリコン層の周囲にゲート絶縁膜317およびゲート電極318が形成されている。柱状シリコン層上部にはP+ソース拡散層316が不純物注入などにより形成され、ソース拡散層表面にはシリサイド層315が形成されている。ロードトランジスタ(Qp11、Qp21)上に形成されるコンタクト(309a、309b)はともに配線層を通して電源電位配線Vcc1に接続される。
As shown in FIG. 15C, planar silicon layers (302a, 302b) as storage nodes are formed on the buried oxide film layer (BOX) 301, and the planar silicon layers (302a, 302b) are formed on the planar silicon layers (302a, 302b). P + source diffusion layers (304a, 304b) are formed by impurity implantation or the like, and silicide layers (313a, 313b) are formed on the surface of the P + drain diffusion layers (304a, 304b). A
図15(d)に示されるように、埋め込み酸化膜層(BOX)301上に記憶ノードである平面状シリコン層(302a、302b)が形成され、上記平面状シリコン層には不純物注入等により、N+ドレイン拡散層(303a、305a)およびP+ドレイン拡散層304aが形成される。ドレイン拡散層上にはシリサイド層313aが形成され、シリサイド層313aによってN+ドレイン拡散層(303a、305a)とP+ドレイン拡散層304aは直接接続されている。N+ドレイン拡散層303a上にアクセストランジスタQn11を構成する柱状シリコン層321aが形成され、N+ドレイン拡散層305a上にドライバトランジスタQn31を構成する柱状シリコン層322aが形成され、P+ドレイン拡散層304a上にロードトランジスタQp11を構成する柱状シリコン層323aが形成される。N+ドレイン拡散層303aとP+ドレイン拡散層304aとN+ドレイン拡散層305aは平面状シリコン層332aの表面に形成されたシリサイド層313aにより直接接続される。それぞれの柱状シリコン層の周囲にゲート絶縁膜317およびゲート電極318が形成されている。それぞれの柱状シリコン層上部にはソース拡散層が不純物注入などにより形成され、ソース拡散層表面にはシリサイド層315が形成されている。アクセストランジスタQn11上に形成されるコンタクト306aはビット線BL1に接続され、ドライバトランジスタQn31上に形成されるコンタクト308aは電源電位配線Vss1aに接続され、ロードトランジスタQp11上に形成されるコンタクト309aは電源電位配線Vcc1aに接続される。
ドライバトランジスタQn31とロードトランジスタQp11のゲート電極から延在するゲート配線318c上に形成されるコンタクト311aは、記憶ノード接続配線Nb1を通じて記憶ノード302bのドレイン拡散層上に形成されるコンタクト310bに接続される。配線上に形成されるコンタクト311aは、平面状シリコン層305bに接続されるコンタクト316bと配線層により接続される。As shown in FIG. 15D, planar silicon layers (302a, 302b) which are storage nodes are formed on the buried oxide film layer (BOX) 301, and impurities are implanted into the planar silicon layer. An N + drain diffusion layer (303a, 305a) and a P +
Contact 311a formed on
上記SRAMセルおいては、記憶ノードである平面状シリコン層(302a、302b)に形成されるN+ドレイン拡散層とP+ドレイン拡散層が平面状シリコン層表面に形成されるシリサイド層で直接接続されることにより、アクセストランジスタ、ドライバトランジスタ、およびロードトランジスタのドレイン領域は共通化され、SRAMの記憶ノードとして機能している。 In the SRAM cell, the N + drain diffusion layer and the P + drain diffusion layer formed in the planar silicon layers (302a, 302b) which are storage nodes are directly connected by the silicide layer formed on the planar silicon layer surface. Thus, the drain regions of the access transistor, driver transistor, and load transistor are made common and function as a storage node of the SRAM.
本実施例においては、シリサイド層形成後にシリコン窒化膜スペーサーを除去しているため、ゲート電極の周囲に形成される窒化膜はコンタクトストッパー用のシリコン窒化膜のみより形成されている。このため、コンタクトと柱状シリコン層の間隔を狭く形成することができ、SRAM面積を縮小することができる。 In this embodiment, since the silicon nitride spacer is removed after the silicide layer is formed, the nitride film formed around the gate electrode is formed only from the silicon nitride film for the contact stopper. For this reason, the interval between the contact and the columnar silicon layer can be formed narrow, and the SRAM area can be reduced.
以下に本発明の半導体装置を形成するための製造方法の一例を図16〜図34を参照して説明する。各図において(a)は平面図、(b)はD−D’間の断面図である。 An example of a manufacturing method for forming the semiconductor device of the present invention will be described below with reference to FIGS. In each figure, (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along D-D '.
図16に示されるように、埋め込み酸化膜(BOX)301上に形成されたSOI基板上に、シリコン窒化膜のマスク319を成膜する。その後、柱状シリコン層(321a〜323a、321b〜323b)のパターンをリソグラフィーにより形成し、エッチングすることにより柱状シリコン層(321a〜323a、321b〜323b)を形成する。このとき、柱状半導体底部にシリコンを平面状に形成しておく。
As shown in FIG. 16, a
図17に示されるように、平面状シリコン層を分離して、記憶ノードとなる平面状シリコン層(302a、302b)を形成する。上記の素子分離は平面状シリコン層を分離するだけで形成することができるので、工程数が少なく、最小加工寸法の分離幅を持つ素子分離を形成することができる。 As shown in FIG. 17, the planar silicon layers are separated to form planar silicon layers (302a, 302b) that serve as storage nodes. Since the above element isolation can be formed only by separating the planar silicon layer, the element isolation with a small number of steps and an isolation width of the minimum processing dimension can be formed.
図18に示されるように、N+注入領域およびP+注入領域にそれぞれイオン注入などにより不純物を導入し、平面状シリコン層(302a、302b)に柱状シリコン層下部のドレイン拡散層を形成する。このときに、不純物は埋め込み酸化膜301まで到達し、さらに不純物は柱状シリコン層の底部を覆うように分布するように注入条件を調整することが好ましい。また、シリコン窒化膜319により柱状シリコン層上部には不純物が導入されないようにする。
As shown in FIG. 18, an impurity is introduced into each of the N + implantation region and the P + implantation region by ion implantation or the like to form a drain diffusion layer below the columnar silicon layer in the planar silicon layers (302a, 302b). At this time, it is preferable to adjust the implantation conditions so that the impurities reach the buried
図19に示されるように、ゲート絶縁膜317を成膜後、ゲート導電膜318を成膜する。
As shown in FIG. 19, after forming the
図20に示されるように、シリコン酸化膜331を成膜して柱状シリコン層間を埋め込む。
As shown in FIG. 20, a
図21に示されるように、CMPによりシリコン酸化膜331、柱状シリコン層上部のゲート導電膜318、ゲート絶縁膜317を研磨し、ゲート上面を平坦化する。CMP時においては、柱状シリコン層上部のシリコン窒化膜マスク319をCMPのストッパーとして使用する。シリコン窒化膜マスク19をCMPストッパーとして使用することにより、再現性よくCMP研磨量を制御することができる。
As shown in FIG. 21, the
図22に示されるように、ゲート長を決定するために、ゲート導電膜318およびシリコン酸化膜331をエッチバックして、柱状シリコン層側壁のゲート電極を形成する。このとき、シリコン窒化膜マスク319に対して高選択比を取るようなエッチング条件を使用する。
As shown in FIG. 22, in order to determine the gate length, the gate
図23に示されるように、シリコン窒化膜を成膜して、エッチバックすることにより、メタルゲートの上部にシリコン窒化膜サイドウォール332を形成する。このとき、ゲート上に残るシリコン窒化膜サイドウォール332がちょうどゲートを覆うようにシリコン窒化膜成膜量とエッチバック量を設定する。この窒化膜サイドウォールで覆われた部分のゲートは後工程のゲートエッチング時に保護されるため、ゲート電極を所望の膜厚で自己整合的に形成することができる。
As shown in FIG. 23, a silicon nitride film is formed and etched back to form a silicon
図24に示されるように、メタルゲート上に残存するシリコン酸化膜331をウェットエッチにて除去する。
As shown in FIG. 24, the
図25に示されるように、レジストまたは多層レジストを用いて、リソグラフィーによりゲート配線パターン333を形成する。
As shown in FIG. 25, a
図26に示されるように、レジスト333をマスクにして、ゲート導電膜およびゲート絶縁膜をエッチングし、除去する。これによりゲート配線(318a〜318d)が形成さ As shown in FIG. 26, using the resist 333 as a mask, the gate conductive film and the gate insulating film are etched and removed. As a result, gate wirings (318a to 318d) are formed.
図27に示されるように、シリコン窒化膜マスク319およびシリコン窒化膜サイドウォール332をウェット処理により除去する。
As shown in FIG. 27, the silicon
図28に示されるように、シリコン窒化膜スペーサー334を成膜する。
As shown in FIG. 28, a silicon
図29に示されるように、シリコン窒化膜をエッチバックして、柱状シリコン層の側壁およびゲート電極の側壁をシリコン窒化膜スペーサー334で覆う構造にする。このような構造にすることにより、ゲート絶縁膜317がシリコン窒化膜34により覆われるので、後工程におけるゲート絶縁膜へのウェット処理によるダメージや、不純物注入によるダメージを防ぐことができる。
また、柱状シリコン層およびゲート電極の側壁を覆っているシリコン窒化膜スペーサー334により、シリサイド層に起因するドレイン−ゲート間およびソース−ゲート間のショートを抑制することができる。As shown in FIG. 29, the silicon nitride film is etched back so that the side walls of the columnar silicon layer and the side walls of the gate electrode are covered with a silicon
Further, the silicon
図30に示されるように、N+注入領域およびP+注入領域にそれぞれイオン注入などにより不純物を導入し、柱状シリコン層上部のソース拡散層(314、316)を形成する。 As shown in FIG. 30, impurities are introduced into the N + implantation region and the P + implantation region by ion implantation or the like to form source diffusion layers (314, 316) above the columnar silicon layer.
図31に示されるように、CoやNiなどの金属をスパッタして、熱処理を行うことにより、ソースドレイン拡散層を選択的にシリサイド化して、ドレイン拡散層上のシリサイド層(313a、313b)および柱状シリコン層上部のソース拡散層上のシリサイド層315を形成する。
As shown in FIG. 31, a source / drain diffusion layer is selectively silicided by sputtering a metal such as Co or Ni and performing heat treatment, and silicide layers (313a, 313b) on the drain diffusion layer and A
図32に示されるように、柱状シリコン層およびゲート電極の側壁に存在するシリコン窒化膜スペーサー334をウェットエッチまたはドライエッチにより除去する。
As shown in FIG. 32, the silicon
図33に示されるように、コンタクトストッパー用のシリコン窒化膜335を成膜する。
As shown in FIG. 33, a
図34に示されるように、層間膜であるシリコン酸化膜を形成後にコンタクト(306a〜310a、306b〜310b)を形成する。 As shown in FIG. 34, contacts (306a to 310a, 306b to 310b) are formed after forming a silicon oxide film as an interlayer film.
図35(a)に本発明を用いた場合のSRAMセル、図35(b)に本発明を用いていない場合におけるSRAMセルを示す。図35(a)においては、柱状シリコン層の周囲に形成されるゲート電極を覆う窒化膜はコンタクトストッパー用のシリコン窒化膜335のみであるのに対して、図35(b)においては、柱状シリコン層の周囲に形成されるゲート電極を覆う窒化膜はシリサイド化前に形成されるシリコン窒化膜スペーサー434およびコンタクトストッパー用シリコン窒化膜435の積層構造となる。
SRAMセルにおいては、柱状シリコン層とコンタクトは縦方向に最密間隔で形成されているので、本発明と従来例を比較すると、シリコン窒化膜スペーサーの膜厚分だけ、本発明における柱状シリコン層とコンタクトの間隔は小さくすることができる。
SRAMにおいては、縦方向に柱状シリコン層とコンタクトが最小間隔で並ぶ箇所が4箇所存在する。具体的には、図35(a)においては、柱状シリコン層Qn11およびQp11とコンタクト310aが最小間隔で形成され、また、柱状シリコン層Qp11およびQn31とコンタクト311aが最小間隔で形成される。また、SRAMセルの横方向に柱状シリコン層とコンタクト間隔が最小間隔で並ぶ箇所が4箇所存在する。具体的には、図35(a)においては、柱状シリコン層Qn11およびQn41とコンタクト310aが最小間隔で形成される。FIG. 35A shows an SRAM cell when the present invention is used, and FIG. 35B shows an SRAM cell when the present invention is not used. In FIG. 35A, the nitride film covering the gate electrode formed around the columnar silicon layer is only the
In the SRAM cell, the columnar silicon layer and the contacts are formed at the closest intervals in the vertical direction. Therefore, comparing the present invention and the conventional example, the columnar silicon layer in the present invention is equal to the film thickness of the silicon nitride film spacer. The contact interval can be reduced.
In the SRAM, there are four places where the columnar silicon layer and the contacts are arranged at a minimum interval in the vertical direction. Specifically, in FIG. 35A, the columnar silicon layers Qn11 and Qp11 and the
実施例1の場合と同様に、シリコン窒化膜スペーサーの膜厚を30nmとした場合には、柱状シリコン層とコンタクトの最小間隔は本発明を用いた場合には30nmだけ縮小される。したがって、SRAMセルの縦方向の長さは30nm×4=120nmだけ縮小される。柱状シリコン層の直径を30nm、ゲート膜厚を50nm、コンタクト寸法を60nm及び素子分離幅60nmとすると、従来例におけるSRAMの縦方向の長さは840nm程度と見積もることができるので、SRAMセルの縦方向の長さを14%程度シュリンクすることができる。
同様に、SRAMの横方向の長さは、柱状シリコン層とコンタクトが最小間隔で形成される箇所が2箇所あるため、30nm×2=60nmだけ縮小される。柱状シリコン層の直径を30nm、ゲート膜厚を50nm、コンタクト寸法を60nm及び素子分離幅60nmとすると、従来例におけるSRAMの横方向の長さは560nm程度と見積もることができるので、SRAMセルの横方向の長さを11%程度シュリンクすることができる。
以上より、本発明と従来例におけるSRAM面積を見積もると、
本発明:690nm×420nm=0.29um2
従来例:810nm×480nm=0.39um2
となり、本発明においては従来例の74%程度にSRAMセル面積を縮小することができる。As in the case of Example 1, when the thickness of the silicon nitride film spacer is 30 nm, the minimum distance between the columnar silicon layer and the contact is reduced by 30 nm when the present invention is used. Therefore, the length of the SRAM cell in the vertical direction is reduced by 30 nm × 4 = 120 nm. If the diameter of the columnar silicon layer is 30 nm, the gate film thickness is 50 nm, the contact dimension is 60 nm, and the element isolation width is 60 nm, the length of the SRAM in the conventional example can be estimated to be about 840 nm. The direction length can be shrunk by about 14%.
Similarly, the lateral length of the SRAM is reduced by 30 nm × 2 = 60 nm because there are two places where the columnar silicon layer and the contact are formed at the minimum interval. If the diameter of the columnar silicon layer is 30 nm, the gate film thickness is 50 nm, the contact dimension is 60 nm, and the element isolation width is 60 nm, the lateral length of the SRAM in the conventional example can be estimated to be about 560 nm. The direction length can be shrunk by about 11%.
From the above, when estimating the SRAM area in the present invention and the conventional example,
The present invention: 690 nm × 420 nm = 0.29 um 2
Conventional example: 810 nm × 480 nm = 0.39 um 2
Thus, in the present invention, the SRAM cell area can be reduced to about 74% of the conventional example.
上記のように本発明においてはSGTのゲート電極の外周のシリコン窒化膜厚を低減することによってSGTにより形成される回路占有面積を縮小することができる。 As described above, in the present invention, the area occupied by the circuit formed by the SGT can be reduced by reducing the silicon nitride film thickness on the outer periphery of the gate electrode of the SGT.
101、201:柱状シリコン層
102、202:ゲート絶縁膜
103、203:ゲート電極
104、204:下部拡散層
105、205:上部拡散層
106:シリコン窒化膜スペーサー
107、207:下部シリサイド層
108、208:上部シリサイド層
109、209:コンタクトストッパー用シリコン窒化膜
110:コンタクト
301:埋め込み酸化膜
302a、302b:平面状シリコン層
303a、303b、305a、305b:N+ドレイン拡散層
304a、304b:P+ドレイン拡散層
306a、306b:アクセストランジスタソース拡散層上コンタクト
307a、407a、307b、407b:アクセストランジスタワード配線上コンタクト
310a、410a、310b、410b:平面状シリコン層上コンタクト
311a、411a、311b、411b:ゲート配線上コンタクト
313a、313b:ドレイン部シリサイド層
314:N+ソース拡散層領域
315:ソース部シリサイド層
316:P+ソース拡散層領域
317:ゲート絶縁膜
318:ゲート電極
318a、318b、318c、318d:ゲート配線
319:マスク層
321a、321b:アクセストランジスタ柱状シリコン層
322a、322b:ドライバトランジスタ柱状シリコン層
323a、323b:ドライバトランジスタ柱状シリコン層
324a、324b:N+注入領域
325:P+注入領域
331:シリコン酸化膜
332:シリコン窒化膜サイドウォール
333:レジスト
334、335:シリコン窒化膜101, 201: Columnar silicon layer 102, 202: Gate insulating film 103, 203: Gate electrode 104, 204: Lower diffusion layer 105, 205: Upper diffusion layer 106: Silicon nitride film spacer 107, 207: Lower silicide layer 108, 208 : Upper silicide layers 109, 209: silicon nitride film for contact stopper 110: contact 301: buried oxide films 302a, 302b: planar silicon layers 303a, 303b, 305a, 305b: N + drain diffusion layers 304a, 304b: P + drain diffusion layers 306a, 306b: Access transistor source diffusion layer contacts 307a, 407a, 307b, 407b: Access transistor word line contacts 310a, 410a, 310b, 410b: Planar silicon layer contours 311a, 411a, 311b, 411b: gate wiring contacts 313a, 313b: drain portion silicide layer 314: N + source diffusion layer region 315: source portion silicide layer 316: P + source diffusion layer region 317: gate insulating film 318: gate electrode 318a, 318b, 318c, 318d: gate wiring 319: mask layer 321a, 321b: access transistor columnar silicon layer 322a, 322b: driver transistor columnar silicon layer 323a, 323b: driver transistor columnar silicon layer 324a, 324b: N + implantation region 325: P + implantation region 331: silicon oxide film 332: silicon nitride film sidewall 333: resist 334, 335: silicon nitride film
Claims (3)
シリコン基板をエッチングして柱状半導体層を形成する工程と、
エッチングされたシリコン基板の表面及び前記柱状半導体層の表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の表面にゲート導電膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜と前記ゲート導電膜の各々をエッチングしてゲート電極を形成する工程と、
前記柱状半導体層の上部および下部に配置される拡散層上において、拡散層が表面に露出した部分にのみシリサイド層を形成するときに、少なくとも前記柱状半導体層上部の側壁をシリサイド化から保護する第1の絶縁膜を前記柱状半導体層上部の側壁に形成する工程と、
前記柱状半導体層の上部および下部に配置される拡散層上において、拡散層が表面に露出した部分にのみシリサイド層を形成する工程と、
前記シリサイド層が形成された後に前記第1の絶縁膜を除去する工程と、
コンタクトストッパーとして前記柱状半導体層および前記ゲート電極上に第2の絶縁膜を成膜する工程と、
前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を層間膜として形成する工程とを備えたことを特徴とする方法。 This is a method for manufacturing a semiconductor device comprising a MOS transistor having a structure in which a source or a drain is formed above and below a columnar semiconductor layer formed on a silicon substrate, and a gate electrode surrounds the columnar semiconductor layer. And
Etching the silicon substrate to form a columnar semiconductor layer;
Forming a gate insulating film on the surface of the etched silicon substrate and the surface of the columnar semiconductor layer;
Forming a gate conductive film on the surface of the gate insulating film;
Etching each of the gate insulating film and the gate conductive film to form a gate electrode;
When a silicide layer is formed only on a portion where the diffusion layer is exposed on the surface of the diffusion layer disposed above and below the columnar semiconductor layer, at least a sidewall of the upper portion of the columnar semiconductor layer is protected from silicidation. Forming an insulating film of 1 on a sidewall of the upper part of the columnar semiconductor layer;
Forming a silicide layer only on a portion where the diffusion layer is exposed on the surface of the diffusion layer disposed above and below the columnar semiconductor layer; and
Removing the first insulating film after the silicide layer is formed;
Forming a second insulating film on the columnar semiconductor layer and the gate electrode as a contact stopper;
And a step of forming a third insulating film as an interlayer film on the second insulating film.
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